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108 政大微積分 第 19 題

考題 / 轉學考微積分 / 政大 / 微積分

108學年度 · 108微積分 · 第 19 題

題目

Problem

Let

fn(x)=∑k=2nk(k−1)2−kxk−2+∑k=0nxk+1k!f_n(x)=\sum_{k=2}^n k(k-1)2^{-k}x^{k-2}+\sum_{k=0}^n \frac{x^{k+1}}{k!}

for x∈(−∞,∞)x\in(-\infty,\infty). Which of the following statements is true?

(a) lim⁡n→∞fn(x)\lim_{n\to\infty}f_n(x) exists for every x∈(−∞,∞)x\in(-\infty,\infty).

(b) lim⁡n→∞fn(x)\lim_{n\to\infty}f_n(x) does not exist whenever ∣x∣>0|x|>0.

(c) lim⁡n→∞fn(x)\lim_{n\to\infty}f_n(x) does not exist whenever ∣x∣>0.5|x|>0.5.

(d) lim⁡n→∞fn(x)\lim_{n\to\infty}f_n(x) does not exist whenever ∣x∣>1|x|>1.

(e) None of the above statements is true.

解答

解法一

思路

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  • 第一個和式是幾何級數的二階導數型,收斂半徑為 22;第二個和式為 xexxe^x。

答題過程

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第一個級數只在 ∣x∣<2|x|<2 收斂;第二個級數

∑k=0∞xk+1k!=xex\sum_{k=0}^\infty\frac{x^{k+1}}{k!}=xe^x

對所有實數收斂。因此極限並非對每個實數都存在,亦非在 ∣x∣>0.5|x|>0.5 或 ∣x∣>1|x|>1 時必不存在;(a)–(d) 皆錯,答案為 (e)\boxed{\text{(e)}}。